JP2000212179A - テトラヒドロフランの製造法 - Google Patents

テトラヒドロフランの製造法

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JP2000212179A
JP2000212179A JP11012039A JP1203999A JP2000212179A JP 2000212179 A JP2000212179 A JP 2000212179A JP 11012039 A JP11012039 A JP 11012039A JP 1203999 A JP1203999 A JP 1203999A JP 2000212179 A JP2000212179 A JP 2000212179A
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hydroxybutane
acetoxy
tetrahydrofuran
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Kazuhiko Kiyooka
和彦 清岡
Toshiharu Yokoyama
寿治 横山
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Mitsubishi Chemical Corp
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Mitsubishi Chemical Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 1,4−ブタンジオールの酢酸エステルから
酸触媒を用いてテトラヒドロフランを製造するに当り、
水の非存在下で或いは極く微量の水の存在下で反応を行
なうことにより、反応中のエネルギーコストや反応後の
生成物の分離に要するコストを大幅に低減する。 【解決手段】 1−アセトキシ−4−ヒドロキシブタン
から酸触媒を用いてテトラヒドロフランを製造する方法
において、反応系内に実質的に水を存在させることな
く、或いは1−アセトキシ−4−ヒドロキシブタンに対
しモル比で0.008以下の水の存在下で、反応を行な
う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、1−アセトキシ−
4−ヒドロキシブタンから酸触媒を用いてテトラヒドロ
フランを高転化率、高選択率で製造する新規な方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】テトラヒドロフランは、有機溶剤或いは
高分子物質等の有機合成材料として極めて有用な物質で
あり、これまで様々な方法で製造されている。例えば、
フルフラールの脱カルボニル化で得られるフランを接触
水素化する方法、アセチレンとホルムアルデヒドとから
得られるブチンジオールを水素化してブタンジオールと
し、次いで脱水環化する方法、或いは1,4−ブタンジ
オールの酢酸エステルを酸触媒の存在下に水と反応させ
る方法が知られている。
【0003】このうち、1,4−ブタンジオールの酢酸
エステルからテトラヒドロフランを製造する方法は、従
来、水を加えないと反応が進行しないと考えられてお
り、多くの場合、大量の水が用いられている(特開昭5
3−87305号公報等)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、水は比熱が1
cal/g、気化熱が539cal/gと高いため、水
を反応系内に大量に存在させる従来の方法では、非常に
高いエネルギーコストがかかっていた。また、生成物の
蒸留分離に際しても同様に水が存在するため、高いエネ
ルギーコストがかかり、さらに、テトラヒドロフランと
水とは共沸するため、1つの蒸留塔だけでは分離するこ
とができず、少なくとも2つ以上の異なる圧力の蒸留塔
で分離しなければならず、反応後の水の分離処理にも大
きなエネルギーコストと高い建設費がかかっていた。ま
た、場合によっては同時に生成する酢酸と水を分離する
ために別途蒸留塔が必要となり、建設費がさらに高いも
のとなっていた。
【0005】水を、1,4−ブタンジオールの酢酸エス
テルの酢酸エステル基に対して0.01倍モル程度(即
ち、原料がジエステルであれば原料に対して0.02倍
モル程度、モノエステルならば原料に対して0.01倍
モル程度)と、少なくして反応を行った例もあるが(特
開昭52−95655号公報)、転化率が低く、また水
が少な過ぎると反応が円滑に進行しないと記述されてい
る。
【0006】本発明は上記従来の問題点を解決し、1,
4−ブタンジオールの酢酸エステルから酸触媒を用いて
テトラヒドロフランを製造するに当り、水の非存在下で
或いは極く微量の水の存在下で反応を行なうことによ
り、反応中のエネルギーコストや反応後の生成物の分離
に要するコストを大幅に低減するテトラヒドロフランの
製造法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のテトラヒドロフ
ランの製造法は、1−アセトキシ−4−ヒドロキシブタ
ンから酸触媒を用いてテトラヒドロフランを製造する方
法において、反応系内に実質的に水を存在させることな
く、或いは、1−アセトキシ−4−ヒドロキシブタンに
対しモル比で0.008以下の水の存在下で、反応を行
うことを特徴とする。
【0008】即ち、本発明者らは前記課題を解決すべく
鋭意検討した結果、原料エステルとしてモノエステルの
1−アセトキシ−4−ヒドロキシブタンを用いた場合に
は、酸触媒の存在下、反応系内に実質的に水が存在しな
い条件でも反応が容易に進行し、高転化率、高選択率で
テトラヒドロフランが生成すること、そして、生成物に
は実質的に水が含まれず、生成物は常圧で共沸しないテ
トラヒドロフランと酢酸となるため、常圧の蒸留塔1つ
で容易に分離することが可能となり、従来、非常に負担
がかかっていた水の分離処理が全く不要となり、建設費
及び運転のエネルギーコストが大幅に軽減されることを
見出し、本発明を完成させた。
【0009】本発明において、反応は好ましくは気相で
行われ、酸触媒としては固体酸触媒が好適に使用され
る。
【0010】本発明において、原料として用いる1−ア
セトキシ−4−ヒドロキシブタンは、1,4−ジアセト
キシブタンの加水分解反応により得られた1−アセトキ
シ−4−ヒドロキシブタンを含む生成物から、水と1,
4−ジアセトキシブタンを分離することにより得られた
ものであることが好ましく、この原料1−アセトキシ−
4−ヒドロキシブタンは実質的に水を含まないことが好
ましい。
【0011】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を詳細
に説明する。
【0012】本発明で原料として用いる1−アセトキシ
−4−ヒドロキシブタンは、1,4−ジアセトキシブタ
ンを部分加水分解することによって得ることができる
が、プロピレンをパラジウム系触媒の存在下、分子状酸
素及び酢酸と反応させてアリルアセテートを製造し、次
いでこれをオキソ反応に付して4−アセトキシブチルア
ルデヒドとなし、引き続き水素化することによって製造
したものを使用するのが、水分離工程を含まない点で有
利である。しかし、1,4−ジアセトキシブタンを部分
加水分解して、生成物から水と1−アセトキシ−4−ヒ
ドロキシブタンを分離する場合であっても、1−アセト
キシ−4−ヒドロキシブタンと水とは常圧で共沸しない
ため、常圧の1つの蒸留塔で容易に分離できる。このた
め、この生成物から予め水を分離して実質的に水を含ま
ない1−アセトキシ−4−ヒドロキシブタンを原料とし
て用い、本発明に従って反応を行なう方が、従来法のよ
うに水の存在下で反応を行なって生成物からテトラヒド
ロフランと水とを分離するよりも、全体的なコストは少
なくて済む。
【0013】本発明において、反応系内の水の存在量は
少ない程よく、原料1−アセトキシ−4−ヒドロキシブ
タンに対してモル比で0.008以下、好ましくは0.
005以下、より好ましくは0.002以下、特に好ま
しくは、実質的に反応系内に水を含まないようにする必
要がある。なお、通常、溶媒等に混入する溶解量程度の
水であれば、存在していても差し支えない。
【0014】本発明で用いられる酸触媒としては特に制
限はないが、一般的には不揮発性液状酸又は固体酸が用
いられ、特に固体酸が好ましい。固体酸としては、無機
塩、金属塩、ヘテロポリ酸、単一及び複合金属酸化物、
天然及び合成ゼオライト、イオン交換樹脂などが用いら
れる。好ましくは、アルミナ、チタニア、ジルコニア、
酸化ニオブ、シリカアルミナ、シリカジルコニア、シリ
カチタニア、シリカマグネシア、活性白土、結晶性メタ
ロシリケート、天然及び合成ゼオライト、陽イオン交換
樹脂などが用いられる。
【0015】本反応は従来法と同様に回分式、半回分
式、連続式のいずれの方法でも実施することができる
が、好ましくは連続式が用いられる。
【0016】また、本反応は、気相、液相のいずれでも
実施できるが、気相で行うのが有利である。
【0017】以下に、気相で反応を行う場合の条件を示
す。
【0018】気相で反応を行う場合、一般的には酸触媒
を充填した反応カラムに原料である1−アセトキシ−4
−ヒドロキシブタンを供給する方法が採用される。
【0019】この場合、単位触媒容量あたりの1−アセ
トキシ−4−ヒドロキシブタンの供給速度(LHSV)
は広範囲に変化させることができるが、一般的には0.
01〜1000hr-1、好ましくは0.05〜500h
-1、更に好ましくは0.1〜100hr-1である。
【0020】反応温度は広い範囲を採用することができ
るが、一般的には50〜400℃、好ましくは100〜
350℃、より好ましくは150〜300℃である。4
00℃を超える高温では、副反応が進行し易く、選択率
が低下し、好ましくない。
【0021】反応圧力にも特に制限はないが、通常は
0.01〜1MPa、好ましくは0.03〜0.8MP
a、より好ましくは0.05〜0.5MPaの範囲で行
われる。
【0022】このように気相で反応を行う場合には、原
料の1−アセトキシ−4−ヒドロキシブタンの他、窒
素、アルゴン、二酸化炭素など不活性ガス、好ましくは
窒素を稀釈ガスとして併用することもできる。
【0023】次に、液相で反応を行う場合の条件を示
す。
【0024】液相で反応を行う場合、反応に用いられる
酸触媒の量には特に制限はないが、一般的には1−アセ
トキシ−4−ヒドロキシブタンに対して重量比で0.0
01〜100倍、好ましくは0.005〜10倍、より
好ましくは0.01〜1倍とされる。
【0025】この反応は、無溶媒で行っても良く、また
溶媒を用いて行っても良い。溶媒を使用する場合、溶媒
としては、基本的に本反応に悪影響を与えないものであ
れば何でも使用することができる。また、生成するテト
ラヒドロフランよりも沸点の高い物質を溶媒として用い
ると、生成物の分離が容易になるので好ましい。溶媒と
しては具体的には、炭素数6以上の(環状)脂肪族、芳
香族の炭化水素、クロロベンゼンなどの芳香族ハロゲン
化物類、ジメトキシエタンのようなエーテル類、プロパ
ノールなどのアルコール類、N,N−ジメチルホルムア
ミドなどのアミド類、ジメチルスルホキシドなどのスル
ホキシド類などが使用可能である。また、生成するテト
ラヒドロフランは原料に比べて沸点が低いため、反応蒸
留により生成物を反応系外に除去して反応の平衡をずら
しながら反応させる方法も好適に採用することができ
る。
【0026】反応時間は広範囲に変化させることもでき
るが、一般的には0.01〜50時間、好ましくは0.
05〜20時間、より好ましくは0.1〜5時間であ
る。
【0027】液相反応におけるその他の条件は、気相反
応における反応条件に準ずる。
【0028】このようにして得られたテトラヒドロフラ
ンは、蒸留により原料の1−アセトキシ−4−ヒドロキ
シブタン及び酢酸と分離することにより更に精製され
る。
【0029】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限
り、以下の実施例に限定されるものではない。なお以下
において、「%」は「mol%」を示す。
【0030】実施例1 5mlのγアルミナ(Rhone Poulenc社
製;比表面積(SA)250m2/g,1〜20メッシ
ュ)を充填したガラス製の反応器を用意し、この反応器
を180℃に保ち、実質的に水を含まない1−アセトキ
シ−4−ヒドロキシブタン4.4mmol/hrと窒素
1.35l/hrとを常圧で供給した。
【0031】反応器底部から得られた生成液をGC(ガ
スクロマトグラフィー)で分析し、以下の結果を得た。
【0032】 転化率(1−アセトキシ−4−ヒドロキシブタン) 100% 選択率(テトラヒドロフラン) 96.5% なお、反応生成物は実質的に水を含んでいなかったた
め、テトラヒドロフランは更に精製することなく、製品
とすることができた。
【0033】比較例1 水5.14mmol/hr(原料1−アセトキシ−4−
ヒドロキシブタンに対して1.2モル比)を更に供給し
たこと以外は、実施例1と同様にして反応を行い、反応
器底部から得られた生成液をGCで分析し、以下の結果
を得た。
【0034】 転化率(1−アセトキシ−4−ヒドロキシブタン) 100% 選択率(テトラヒドロフラン) 98.2% なお、反応生成物中には、供給した水がそのまま留出し
てきたため、テトラヒドロフランと水とを分離するのに
多大な負荷を要するものであった。
【0035】比較例2 1−アセトキシ−4−ヒドロキシブタンの代わりに1,
4−ジアセトキシブタン3.42mmol/hrを用い
たこと以外は、実施例1と同様にして反応を行い、反応
器底部から得られた生成液をGCで分析し、以下の結果
を得た。
【0036】 転化率(1,4−ジアセトキシブタン) 10.5% 選択率(テトラヒドロフラン) 94.8%
【0037】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明のテトラヒド
ロフランの製造法によれば、1−アセトキシ−4−ヒド
ロキシブタンから酸触媒の存在下、脱酢酸環化反応によ
りテトラヒドロフランを製造するに当り、 従来の1,4−ブタンジオールの酢酸エステルと水
からテトラヒドロフランを製造する反応に比べ、比熱及
び気化熱の大きい水を加えないため、エネルギーコスト
が軽減される。 従来法では、テトラヒドロフラン、水及び酢酸が生
成物中に含まれるため、共沸するテトラヒドロフランと
水とを分離するために少なくとも2つ以上の圧力の蒸留
塔が必要であったが、本発明法によれば、生成物はテト
ラヒドロフランと酢酸であるため、常圧の蒸留塔1つの
みで分離することができ、建設費及び運転費のエネルギ
ーコストが大幅に軽減される。 という効果が奏され、テトラヒドロフランを低コストで
効率的に製造することが可能とされる。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1−アセトキシ−4−ヒドロキシブタン
    から酸触媒を用いてテトラヒドロフランを製造する方法
    において、反応系内に実質的に水を存在させることなく
    反応を行うことを特徴とするテトラヒドロフランの製造
    法。
  2. 【請求項2】 1−アセトキシ−4−ヒドロキシブタン
    から酸触媒を用いてテトラヒドロフランを製造する方法
    において、1−アセトキシ−4−ヒドロキシブタンに対
    しモル比で0.008以下の水の存在下で反応を行うこ
    とを特徴とするテトラヒドロフランの製造法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において、反応を気相で
    行うことを特徴とするテトラヒドロフランの製造法。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれか1項におい
    て、酸触媒が固体酸触媒であることを特徴とするテトラ
    ヒドロフランの製造法。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし4のいずれか1項におい
    て、1−アセトキシ−4−ヒドロキシブタンが、1,4
    −ジアセトキシブタンの加水分解反応により得られた1
    −アセトキシ−4−ヒドロキシブタンを含む生成物か
    ら、水と1,4−ジアセトキシブタンを分離することに
    より得られたものであることを特徴とするテトラヒドロ
    フランの製造法。
  6. 【請求項6】 請求項1ないし5のいずれか1項におい
    て、実質的に水を含まない原料1−アセトキシ−4−ヒ
    ドロキシブタンを用いることを特徴とするテトラヒドロ
    フランの製造法。
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